一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具制造技术

本发明专利技术提供一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具，属于打磨抛光领域，其特征在于，包括：支架，用于连接机械手；基座，可升降地安装在支架上；打磨装置，设置在基座上，具有从薄壁零件的一侧对该薄壁零件进行打磨的打磨部；磁性研磨装置，设置在基座上，具有设置在薄壁零件的一侧的可转动的磁铁组件以及设置在薄壁零件的另一侧的磁性磨粒，该磁性磨粒与旋转的磁铁组件相配合用于对薄壁零件的另一侧进行打磨；以及，控制装置，用于控制打磨装置与磁性研磨装置的双面打磨。本发明专利技术的打磨工具不仅减少了对薄壁零件的法向压力，降低了打磨过程中的受力变形，而且减小了薄壁件夹具的设计难度及制造成本，提高了工艺效率。提高了工艺效率。提高了工艺效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具


[0001]本专利技术属于打磨抛光领域，具体涉及一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具。

技术介绍

[0002]薄壁件被广泛应用于航空航天等领域，如飞机的骨架、蒙皮和叶片等，其具有重量小、比强度大以及较好的力学性能等众多优点。但是由于薄壁件应用对象尺寸较大，结构复杂，刚性较差，精度要求高，对其进行高质量加工一直以来是业界的瓶颈和广为关注的难题。为了克服薄壁件制造过程的问题，国内外相关领域的专家学者一直致力于开展相关的研究工作。特别是在自动化柔性制造技术方面取得了一定进展，柔性夹持、柔性加工、柔性装配等方面技术相继取得突破，且得到了工程实践的验证。然而大部分薄壁件打磨基本仍采用手工作业，其生产效率低、工作环境差、劳动强度大、表面质量不稳定。特别是对于复杂结构曲面由于存在接触碰撞、局部能量聚集、曲面适应性差等原因，现有的手工作业方法，容易使工件表面出现凹坑或过度磨削的现象，难以满足加工质量的要求，严重影响了工件的使用寿命。
[0003]随着工业自动化技术的发展，工业机器人(机械手)广泛应用于航天、汽车、医疗、能源等制造领域，是一项非常成熟的技术。以机器人为装备执行体的机器人化自动打磨加工逐渐成为现代化制造的新趋势。尽管目前工业机器人已经使用于磨削抛光加工和清理毛刺上，但这些终端执行机构形式多样，都是针对特定产品设计。因此，开发面向机器人的自动化清洗和打磨工具及设备具有技术的可行性和需求的必要性。
[0004]现有的机械手薄壁打磨一般在执行机构中配置恒力控制装置，通过实时反馈与调整实现工件的法向压力的恒定控制，从而减小机械手打磨颤振；并结合打磨片装置的浮动结构，实现机械手末端运动路线误差的补偿。目前的浮动装置的浮动方向主要为直线浮动和摆动。直线浮动一般使用气缸作为执行器，通过电磁阀的控制实现气缸的伸出与收缩运动，主要考虑打磨装置的运动，末端姿态以及缸内气压值。摆动主轴浮动原理主要是气动活塞和气囊结构两种：气动活塞结构使用圆周排布的气动活塞，通过调节各个活塞的气压值来控制打磨装置的浮动；气囊浮动通过在球心轴承上固定打磨末端，并在浮动装置的固定端与浮动端加以气囊圆环来实现打磨装置的摆动，并且吸收因为打磨造成的工件颤振能量，从而提升工件的打磨质量。气囊结构的浮动装置是目前产品比较完整和成熟的技术，凭借其较低的价格以及简单易维修的结构而广泛应用。
[0005]可见，目前的浮动打磨装置其结构设计简单,操作方便，大多应用于铸件，焊接件等刚性强，易固定的结构加工上，通过浮动方法可以解决打磨不平滑问题，并对打磨机构打磨时产生的反作用力实现缓冲,保护机械手不会受到过大的载荷。
[0006]但是，当对薄壁件进行打磨时，由于其结构复杂、刚性差且对打磨过程中壁厚的控制要求高，现有的浮动打磨装置很难保证其打磨质量。一方面打磨装置的浮动不易控制，容易造成打磨过程中打磨片遇到异形结构出现过度打磨或欠打磨现象，造成打磨质量精度不佳；另一方面浮动打磨装置存在迟滞误差，作用于薄壁件的法向压力容易造成工件的加工
变形。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，提供一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具，用于对薄壁零件进行双面打磨，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具，其特征在于，包括：支架，用于连接机械手；基座，可升降地安装在支架上；打磨装置，设置在基座上，具有从薄壁零件的一侧对该薄壁零件进行打磨的打磨部；磁性研磨装置，具有位于薄壁零件的一侧且设置在基座上的可转动的磁铁组件以及位于薄壁零件的另一侧的磁性磨粒，该磁性磨粒与旋转的磁铁组件相配合用于对薄壁零件的另一侧进行打磨；以及控制装置，用于控制打磨装置与磁性研磨装置的双面打磨。
[0009]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，控制装置包括激光测距头、超声波探头、切换组件以及控制器，激光测距头以及超声波探头均与切换组件相连接，切换组件、打磨装置与磁性研磨装置均与控制器电连接，控制器通过控制切换组件使激光测距头以及超声波探头交替工作，控制器根据激光测距头以及超声波探头的结果控制打磨装置与磁性研磨装置进行打磨。
[0010]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，切换组件具有推杆、推杆电机、推杆滑块以及探头固定底座，推杆的一端与推杆电机连接，另一端固定在推杆滑块上，推杆电机用于驱动推杆滑块使探头固定底座从打磨测距位置切换到测壁厚位置，打磨测距位置为激光测距头位于推杆的轴线时，探头固定底座的位置，测壁厚位置为超声波探头位于推杆的轴线时，探头固定底座的位置，推杆滑块具有与推杆电机的轴线呈45
°
夹角的导向面，探头固定座的一端具有与导向面相配合的倾斜面，另一端通过弹簧连接到打磨装置上，激光测距头以及超声波探头分别设置在探头固定底座上，推杆电机驱动推杆滑块升降使得探头固定座横向移动。
[0011]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，打磨装置具有第一固定底座、第一齿轮以及第一打磨电机，打磨部设置在第一固定底座上，第一打磨电机通过第一齿轮驱动第一固定底座旋转。
[0012]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，第一固定底座靠近薄壁零件的一端具有通孔，通孔用于通过高压排出打磨中产生的废渣。
[0013]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，磁铁组件具有N极环形磁铁、S极环形磁铁、第二固定底座、第二齿轮以及第二打磨电机，N极环形磁铁以及S极环形磁铁同轴设置在第二固定底座上，套在第一固定底座上，第二打磨电机通过第二齿轮驱动第二固定底座旋转。
[0014]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，升降装置，该升降装置具有升降电机、丝杠以及位移滑块，升降电机与控制器电连接，丝杠与升降电机传动连接，位移滑块套设在丝杠上，且与基座连接，升降电机驱动丝杠使位移滑块沿丝杠延伸的方向进行升降。
[0015]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，磁性研磨装置还具有磨粒料箱，磨粒料箱具有磨粒补充口，用于补充磁性磨粒。
[0016]本专利技术提供的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，还可以具有这样的特征，其中，支架上具有用于安装升降装置的容纳腔，容纳腔的腔口处设置有风琴防护罩，风琴防护罩在升降电机的驱动下随着位移滑块的升降进行伸缩，可以对腔口进行封闭。
[0017]专利技术作用与效果
[0018]根据本专利技术的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，通过使用磁性磨粒打磨与打磨片打磨相结合的双面复合打磨方式，即薄壁件外侧采用打磨片进行打磨，内侧采用磁性磨粒进行研磨，可以同时对薄壁零件的两面施加相向的法向压力，对薄壁零件进行双面打磨，不仅减少了对薄壁零件的法向压力，降低了打磨过程中的受力变形，而且减小了薄壁件夹具的设计难度及制造成本，提高了工艺效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于薄壁件的机械手复合打磨工具，用于对薄壁零件进行双面打磨，其特征在于，包括：支架，用于连接所述机械手；基座，可升降地安装在所述支架上；打磨装置，设置在所述基座上，具有从所述薄壁零件的一侧对该薄壁零件进行打磨的打磨部；磁性研磨装置，具有位于所述薄壁零件的一侧且设置在所述基座上的可转动的磁铁组件以及位于所述薄壁零件的另一侧的磁性磨粒，该磁性磨粒与旋转的所述磁铁组件相配合用于对所述薄壁零件的另一侧进行打磨；以及控制装置，用于控制所述打磨装置与所述磁性研磨装置进行双面打磨。2.根据权利要求1所述的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，其特征在于：其中，所述控制装置具有激光测距头、超声波探头、切换组件以及控制器，所述激光测距头以及所述超声波探头均与所述切换组件相连接，所述切换组件、所述打磨装置与所述磁性研磨装置均与所述控制器电连接，所述控制器通过控制所述切换组件使所述激光测距头以及所述超声波探头交替工作，所述控制器根据所述激光测距头以及所述超声波探头的结果控制所述打磨装置与所述磁性研磨装置进行打磨。3.根据权利要求2所述的用于薄壁件的机械手复合打磨工具，其特征在于：其中，所述切换组件具有推杆、推杆电机、推杆滑块以及探头固定底座，所述推杆的一端与所述推杆电机连接，另一端固定在所述推杆滑块上，所述推杆电机用于驱动所述推杆滑块使所述探头固定底座从打磨测距位置切换到测壁厚位置，所述打磨测距位置为所述激光测距头位于所述推杆的轴线时，所述探头固定底座的位置，所述测壁厚位置为所述超声波探头位于所述推杆的轴线时，所述探头固定底座的位置，所述推杆滑块具有与所述推杆电机的轴线呈45
°
夹角的导向面，所述探头固定座的一端具有与所述导向面相配合的倾斜面，另一端通过弹簧连接到所述打磨装置上，所述激光测距头以及所述超声波探头分别设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭淼现，郭维诚，周金，张跃飞，陶佳宝，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：